X射線衍射儀(XRD)是一種基于X射線與晶體材料相互作用原理的分析儀器,通過測量衍射角與衍射強(qiáng)度,獲得材料的晶體結(jié)構(gòu)、物相組成、晶粒尺寸、應(yīng)力狀態(tài)等信息。
制藥行業(yè):藥物多晶型研究與質(zhì)量控制在制藥領(lǐng)域,藥物的晶型直接影響其溶解度、穩(wěn)定性和生物利用度。XRD可精確區(qū)分同一藥物的不同晶型(如阿司匹林的多晶型),確保藥物研發(fā)符合法規(guī)要求。此外,XRD用于原料藥和制劑的質(zhì)量控制,檢測晶型純度,防止無效或有害晶型的混入。近年來,原位XRD技術(shù)還被用于研究藥物在溫度、濕度變化下的晶型轉(zhuǎn)變,優(yōu)化制劑工藝。 研究PM2.5中晶體組分。小型臺(tái)式粉末多晶衍射儀應(yīng)用于陶瓷與玻璃非晶態(tài)含量分析
小型臺(tái)式多晶X射線衍射儀(XRD)在復(fù)雜材料精細(xì)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用雖然受限于其分辨率和光源強(qiáng)度,但通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理,仍可在多個(gè)行業(yè)發(fā)揮重要作用。
催化材料分析目標(biāo):負(fù)載型催化劑(如Pt/CeO?)的金屬-載體相互作用。沸石分子篩的骨架結(jié)構(gòu)及酸性位點(diǎn)分布。挑戰(zhàn):載體(如γ-Al?O?)的非晶背景干擾。解決方案:小角X射線散射(SAXS)聯(lián)用:分析納米顆粒尺寸分布(需擴(kuò)展附件)。PDF(Pair Distribution Function)分析:短程有序結(jié)構(gòu)解析(高能光源更優(yōu))。案例:通過衍射峰位移評(píng)估Pt納米顆粒在還原過程中的晶格收縮。 進(jìn)口多晶X射線衍射儀用途評(píng)估追溯土壤物證來源。
小型臺(tái)式多晶X射線衍射儀(XRD)在超導(dǎo)材料精細(xì)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用雖面臨挑戰(zhàn)(如弱信號(hào)、復(fù)雜相組成),但通過針對(duì)性優(yōu)化,仍可為其合成、相純度和結(jié)構(gòu)演化研究提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。
MgB?及其他常規(guī)超導(dǎo)體關(guān)鍵問題:雜質(zhì)相檢測:合成中易生成MgO(衍射峰與MgB?部分重疊)。碳摻雜效應(yīng):C替代B導(dǎo)致晶格收縮(a軸變化)。解決方案:Kα?剝離:軟件去除Kα?峰干擾,提高峰位精度。納米尺度分析:Scherrer公式估算晶粒尺寸(影響磁通釘扎)。(4)新型超導(dǎo)材料探索(如氫化物、拓?fù)涑瑢?dǎo)體)應(yīng)用場景:高壓合成產(chǎn)物:檢測微量超導(dǎo)相(如H?S的立方相)。拓?fù)浣^緣體復(fù)合:Bi?Se?/超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)的界面應(yīng)變分析。限制:臺(tái)式XRD難以實(shí)現(xiàn)高壓原位測試(需金剛石對(duì)頂砧附件)。
X射線衍射儀在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用:污染物檢測與土壤修復(fù)監(jiān)測
土壤修復(fù)過程監(jiān)測(1)穩(wěn)定化修復(fù)評(píng)估磷酸鹽穩(wěn)定化:監(jiān)測Pb污染土壤中磷氯鉛礦(Pb?(PO?)?Cl)的生成(證明修復(fù)有效性)。鐵基材料修復(fù):追蹤零價(jià)鐵(Fe?)向針鐵礦(α-FeOOH)或磁鐵礦(Fe?O?)的轉(zhuǎn)化過程。(2)生物修復(fù)機(jī)理研究微生物礦化作用:檢測鈾污染場地中鈾礦(如鈣鈾云母Ca(UO?)?(PO?)?)的生物成因結(jié)晶。植物提取效應(yīng):分析根際土壤礦物相變(如Mn污染土壤中Birnessite(δ-MnO?)的溶解)。(3)熱處理/化學(xué)氧化修復(fù)高溫相變:監(jiān)測有機(jī)污染土壤熱脫附過程中黏土礦物的結(jié)構(gòu)變化(如高嶺石→偏高嶺石)。氧化劑反應(yīng):鑒定過硫酸鹽氧化后生成的次生礦物(如黃鉀鐵礬KFe?(SO?)?(OH)?)。 監(jiān)控制劑工藝引起的晶型轉(zhuǎn)變。
小型臺(tái)式多晶XRD衍射儀在殘余應(yīng)力測量方面的行業(yè)應(yīng)用雖受限于其精度和穿透深度,但在多個(gè)領(lǐng)域仍能發(fā)揮重要作用,尤其適合快速篩查、質(zhì)量控制和小型樣品分析。
地質(zhì)與礦業(yè)應(yīng)用場景:構(gòu)造應(yīng)力分析:巖石(如石英、方解石)的晶格應(yīng)變,推斷地質(zhì)歷史應(yīng)力場。礦物加工:破碎/研磨后礦物顆粒的微觀應(yīng)變,優(yōu)化選礦工藝。局限性:多相混合樣品需配合能譜(EDS)區(qū)分礦物相。低應(yīng)力(<50 MPa)可能被地質(zhì)背景噪聲掩蓋。案例:斷層泥中黏土礦物的應(yīng)力定向性分析,輔助地震機(jī)制研究。 礦山品位實(shí)時(shí)評(píng)估(如測定赤鐵礦含量)。便攜式多晶XRD衍射儀應(yīng)用于全巖礦物成分分析
焊接接頭殘余應(yīng)力現(xiàn)場測量。小型臺(tái)式粉末多晶衍射儀應(yīng)用于陶瓷與玻璃非晶態(tài)含量分析
小型臺(tái)式多晶X射線衍射儀(XRD)在復(fù)雜材料精細(xì)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用雖然受限于其分辨率和光源強(qiáng)度,但通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理,仍可在多個(gè)行業(yè)發(fā)揮重要作用。
地質(zhì)與環(huán)境材料分析目標(biāo):頁巖中的黏土礦物(伊利石/蒙脫石混層)定量分析。重金屬污染土壤中礦物相轉(zhuǎn)化(如PbSO?→PbCO?)。挑戰(zhàn):混層礦物的超結(jié)構(gòu)衍射峰(低角度區(qū))分辨率不足。解決方案:定向樣品制備:增強(qiáng)黏土礦物(001)晶面衍射。熱分析聯(lián)用:加熱/XRD聯(lián)用區(qū)分熱敏感相。案例:通過Rietveld精修定量尾礦中石英/長石/黏土比例。 小型臺(tái)式粉末多晶衍射儀應(yīng)用于陶瓷與玻璃非晶態(tài)含量分析